1．目的及意义

1.1目的及意义

柴油机具有较高的热效率·经济性和动力性等多种优点，不仅在重型车辆上应用，也逐渐应用到轻型车辆中，甚至即将成为车辆的主要动力来源。但柴油机的排放问题是造成大部分城市空气污染的重要原因之一，所以对柴油机的颗粒排放的控制要求则越来越严格。柴油机仅依靠机内优化措施已无法满足排放法规的要求，净化柴油机尾气排放已成为国内外解决车辆排放问题的重要课题。目前的柴油机尾气排放控制技术可分为两类：一种是以选择催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）技术为主的路线，该技术可有效降低氮氧化物的排放，具有对氮氧化物转化效率高，对发动机改动较小的特点。另一种是采用加装颗粒物捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）的技术路线，这种技术主要针对柴油机颗粒的后处理，它利用过滤体对排气中颗粒物进行过滤处理，效率可以达到60%以上，是减少柴油机尾气颗粒排放的有效手段。本课题为减少柴油机颗粒排放，使其满足国六标准，将采用柴油机颗粒捕集器这项技术，并进行设计与开发。

1.2国内外研究现状

目前国内外对于柴油机颗粒物捕集器的研究内容主要是关于过滤材料、过滤体再生技术和捕集性能及效率分析。

在过滤材料方面，学者们对于过滤材料的发展和要求进行了分析总结。对于过滤材料的主要要求就是：高颗粒过滤效率、低排气流动阻力和较高机械强度。国内外常用的过滤材料主要有：泡沫陶瓷、壁流式蜂窝陶瓷、编织陶瓷纤维及烧结金属丝网过滤体。泡沫陶瓷颗粒过滤效率一般在40%~70%之间，为多孔结构，有利于再生，但结构疏松，在机械振动下容易损坏。壁流式蜂窝陶瓷是目前综合性能较好的过滤体，过滤效率可达90%以上。编织陶瓷纤维具有高度表面积化和良好的耐高温性，过滤效率在90%以上，但在编织和使用过程中容易损坏，生产工艺也比较复杂。烧结金属丝网过滤体的机械强度和加工能力远高于陶瓷过滤体材料，但是其耐高温性能不如陶瓷材料。

在过滤体再生技术方面，孟忠伟等人对再生技术方法进行了研究分析。按照再生原理，他们将过滤体再生技术分为外加能源的主动再生和无外加能源的被动再生两大类。姜大海等人进行了关于捕集器再生时机的研究，提出了确定柴油机颗粒捕集器再生时机的主要原则，同时比较了不同的再生时机判断方法的特点，对过滤体的压力损失进行了数值模拟和试验研究；基于过滤体压力损失模型的颗粒物累积量计算方法，以排气流量、排气温度和排气背压作为主要参数，计算后得到实际颗粒物沉积量，从而选择合适的再生时机。Saito等人研究了一种新型的柴油机颗粒捕集器中烟灰颗粒的捕集和连续再生机理，其进行了关于微粒充电对捕获效率影响的实验，并通过摄影观察实验研究了在电子柴油机微粒捕集器（E-DPT）中的烟尘颗粒的累积和燃烧机理，以及研究了粒子充电对捕获效率的影响。

在捕集性能及效率方面，楼狄明等人进行了关于捕集性能的仿真研究，利用GT-Power软件建立了DPF仿真模型，并进行仿真计算。研究了颗粒捕集器本身结构参数对其捕集效率与压降的影响。所以本课题将通过建立GT-Power的仿真模型，针对颗粒捕集器捕集效率和再生性能进行分析，从而进行DPF的设计。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容

本课题对轻型柴油车的颗粒捕集器（DPF）进行设计与开发，主要进行柴油机颗粒捕集器（DPF）的设计，包括理论设计、工程绘图、实体建模、流体性能CFD仿真；最后根据分析的结果，确定最佳的DPF结构，完成柴油机颗粒捕集器（DPF）的开发。

2.2研究目标

本课题的研究目标是学习和了解柴油机颗粒捕集器的捕集性能和再生技术，确定最佳的柴油机颗粒捕集器结构，并使其满足国六排放标准。